Datasheet(데이터시트) 읽는법 항목별 정리.

전자소자의 이름을 구글링하면 제조사에서 제공하는 Datasheet를 쉽게 접할 수 있다. 

그러나 영문으로 되어 있고, 자세한 설명이 아닌 수치 위주의 표이기에 처음 접하게 되면 해독하는데 시간을 많이 사용하게 된다. 하나의 전자소자에 대해 제공되는 Datasheet는 제조사별로 다양하지만 형식은 비슷하기에 한 제조사의 데이터시트를 읽는 능력을 습득하면 여러 전자소자의 데이터시트도 쉽게 해독하게 될 것이다.

 

데이터시트를 보는 법

1. 문서 상단의 제조사와 작성 날짜를 확인한다.

- 제조사의 회사 규모에 따라 성능이 달라질 수 있고, 제품의 단종 여부를 알아야하기 때문에 날짜를 확인해야 한다. revised된 버전이 있지 않을경우 단종되었을 확률이 높다.

 

2. Features 

- 의미와 같이 해당 부품의 주요 특징들을 모아서 요약한 것이다. 단시간에 읽기 좋다.

 

3. Description or Overview 

- 가장 중요한 특징들을 풀어서 줄글로 작성한 것. 

 

4. Absolute Maximum Ratings : 절대 최대 정격

- 부품의 최대 정격을 의미하며 당연히 보이는 수치는 최대 정격으로 이 보다 큰 전류 또는 전압이 인가되었을 경우, 부품은 손상울 입게 된다.Operating  temperature는 부품의 grade에 직결되므로 중요하다. 물론 최댓값보다는 작더라도 electrical Characteristics보다 높은 전압/온도/전류 등을 '오랜 시간' 가할 경우에도 손상을 입게 된다.

 

Power dissipation은 부품에 가한 전압 * 전류의 값(P=V*I)의 최댓값을 의미한다.  기제된 Power dissipation 수치를 넘어서면 내부에서 발생하는 열로 인해 부품이 발화하게 된다. 

 

5. Recommended Operating Conditions 

- 작동조건 범위를 의미하며, 이 범위 내를 지켜야만 안전하다.

 

6. Electrical Characteristics 

- Maximum ratings가 '주의사항'에 가깝다면, 이 Electrical Characteristics가 실질적인 부품의 '메뉴얼'에 가깝다. Datasheet의 꽃이라고 볼 수 있다. 모든 주용한 사항은 여기서 확인한다. 

 

7. Graphs (Performance Characteristics)

- 간단한 운용의 경우는 그래프까지 모두 해석할 필요는 없지만, 중요한 사항이나 섬세한 시스템을 제작할 경우에는 그래프들 모두 체크를 해주어야한다.

 

8. Packaging Information

- 실제 부품을 구입할 때 중요하다. Part number는 패키지(부품의 사이즈)에 따라 달라지며 실제 부품의 제품번호이다. marking code 초보자들을 패키지를 제대로 체크하지 않고 구매하였다가, 막상 보드에 조립이 안되는 경우가 허다하다. 

NPN트랜지스터 

2N4123의 데이터시트를 보면서 보겠다.

베이스에 P-type(positive)을 적용하고 Collector 및 Emitter에 N-tpye(Nagative)을 적용하면 밀리 볼트에서 작은 전압 강하가 발생한다. 베이스에 마이너스(-)부호를, 컬렉터 또는 이미터에 플러스(+)부호를 적용하면 약간의 단위가 표시된다.  이 부호는 데이터시트를 보고 확실하게 확인하는 것이 좋다. 그리고 미터기를 통해 측정시, Base에 플로스, Collector에 마이너스를 연결하여 측정한다. 

Absolute Maximum Ratings : 절대 최대 정격

- 부품의 최대 정격을 의미하며 당연히 보이는 수치는 최대 정격으로 이 보다 큰 전류 또는 전압이 인가되었을 경우, 부품은 손상울 입게 된다.

 

AMR(Absolute Maximum Ratings)의 각 심볼 기호의 우측에 작게 표시된것은 의미를 지닌다. 하나씩 모두 풀어보겠다.

C : Collector

B : Base

E : Emitter 

O : Open             

 

1-1) Vceo : Base는 개방, Collector와 Emitter 사이의 전압.

아래의 그림은 트랜지스터의 이해를 돕기 위해 다이오드로 변환시켜 그린 그림. Vceo를 아래의 그림으로 표현하면, B를 개방시켰을떄 C와 E가 30V까지 견딜수 있음을 의미.

트랜지스터의 이해를 돕는 그림. Vceo

1-2) Vcbo : Emitter는 개방, Collector와 Base 사이의 전압.

에미터가 개방이었을 때, C와 B사이가 견딜수 있는 최대 전압을 의미.

Base가 P-type 반도체이고, Collector가 N-tyoe 반도체이다. 이떄 순방향으로 전압이 걸리면 0.7V만이 걸리기 때문에

Vcbo의 또 다른 의미는 역방향시 C와 B 사이의 최대 전압이 40V가 컬리면 이 트랜지스터는 죽는다는 것을 의미.

 

1-3) Vebo : Collector는 개방, Emitter와 Base 사이의 전압. 

컬렉터가 개방이었을 때, 에미터와 베이스 사이의 전압이며, 순방향시는 0.7V이므로 이상이 없고, 역방향시 5V이상 걸리게 되면 트랜지스터가 죽는다는 것을 의미한다.

위의 예시 1,2에 비해 Vebo는 작은데, 이는 트랜지스터의 구조적 특징으로부터 이유를 도출할 수 있다. 

이 그림은 NPN트랜지스터의 구조를 나타낸것인데 Collector에 Base 사이에는 Collector가 차지하는 영역이 넓기 크기 때문에 역방향 바이어스가 걸렸어도 버틸 수 있는 내력이 있다. 반면에, Emitter와 Base의 간격은 상대적으로 매우 작다.

그래서 Emitter와 Base간의 전압 Vebo의 Absolute Maximum Ratings이 낮은것이다.

 

1-4) Ic : Collector전류 = 트랜지스터에서의 컬렉터 전류 Ic는 출력 전류를 의미한다. 

 

Collector Current 뒤에 "Continuous"는 DC(직류)가 일정하게 인가되었을떄 연속적으로 흐르는 전류의 최댓값을 의미.

그러므로 200mA까지 버틸 수 있는 트랜지스터라는 의미.

 

1-5) Tj, Tstg : 소자의 동작 온도 조건, 보관 온도 조건

이 소자가 어떤 온도에서 동작하는지, 어떤 온도까지 견딜 수 있는 지를 수치로 나타낸 것이다.

Tj의 "J"는 Junction으로 Tj는 "접합부 온도"로 소자 내의 칩 자체의 온도를 의미한다. 칩 온도를 결정하는 요소 중 하나로, 열저항이 있다. 열 저항을 내리면 칩 온도는 단순하게 저하한다. 사용 조건의 제한에서, 칩 온도 Tj를 최대 정격 이내로 유지하면서 필요한 전력을 얻기 위해서는 방열 설계를 하는 것이 일반적이다. 트랜지스터 단품의 열저항만으로 처리할 수 있는 전력은, 트랜지스터가 지닌 능력보다 훨씬 낮다. 특히 파워 트랜지스터의 경우, 방열기를 함께 사용하는 경우가 많다. 이때, 방열 설계는 칩 온도 Tj가 된다.

 

다음, Thermal Characteristics(열 특성) 에 대해 알아보겠다.

2-1) Total Device Dissipation Derate above 25°C

전체 소자의 소비 전력을 나타낸 Pd는 625mW로 되어 있다.

이는 Pd=Ic*Vce 출력인 컬렉터 전류와 컬렉터와 에미터 사이의 전압의 곱이 소비전력을 만들어낸다.

여기서 주의할점은, Absolute Maximum Ratings에 표기된 Vce와 Ic 수치의 곱으로 Pd를 유추하는 것이 아닌, Pd에 의해 Ic와 Vce를 유추하는 것이다. 그렇다면, Pd= 625mW을 어떻게 도출하는지 알아보겠다.

 Pd의 아래에 R@jc와 R@ja는 각각 케이스의 온도와 주변의 온도를 의미한다. (@=세타)

이 R은 단순히 Resident[Ohm]이 아닌 열을 전달할떄 열의 전달을 막느냐의 저항을 의미.

Device의 모습이다. Chip(소자)과 Packing된 것으로 lead선이 있다. 

Ta는 Ambient Air Temperature

Tj는 Junction Temperature 

Tc는 Exposed Pad/Case Temperature 이다.

여기서 저항이 [Ohm]이 아님에도 열저항[°C/W]이라고 말하는 것은 두 지점 사이간의 열의 흐름을 방해하는 것을 전기적 저항[Ohm]과 같이 등치시키기 위함이다.

 

저항 = (V1-V2)/I

열저항 = (T1-T2)/Pd

 

여기서 열저항 공식을 이용하여 위에 언급한 전체 소비전력Pd를 구할 수 있다.

열저항 = (T1-T2)/Pd를 변형 시켜 Pd=(T1-T2)/열저항으로 만든다.

T1=J

T2=A

이므로 

표에 있는 최대열온도 150을 T1에 대입.

T2는 어떤 언급이 없다면 표에 작게 표기되어 있는 것으로 사용한다.

즉, T2=25°C 이다.

그래서 Pd=(150-25)/200=0.625 이다. (여기사 200은 표에 있는 J to A 이다. because J to A가 전체이므로.)

Ta는 따로 표기가 있지 않다면 이 작은 글씨를 기준으로 한다.

지금까지 알아본 공식을 통해 출력전압과 출력전류의 관계를 알아낼 수 있다.

Absolute Maximum Ratings에 표기된 Vceo와 Ic를 이용해 최대전압이 Vceo일때와 Ic가 최대전류일때 각각 전압과 전류를 구할 수 있다.

계산으로 보이면,

Ic=625/30 = 20.8mA

Vce=625/200 = 3.125V

Vce = 625/100 = 6.25V

 

계산한 값들은 총소비전력의 최대치들을 구한 것이다. 예를들면 Ic를 정했을 때, Vce의 한계는 얼마까지 정해 줄 수 있는가?의 한계를 설정하는 것이다.

마지막으로 Derate above 25°C의 의미를 알아보고 마치겠다.

이는 1°C가 변하면 5mW가 변한다는 의미이다. 

주변온도 Ta=25°Cd를 27°C로변화시키면 2°C가 변한것이므로 5*2=10. 이 10을 이용해

625-10mW으로 615mW가 되며 최대소비전력이 정해진다. Devie의 최대소비전력은 주변온도Tabient가 높아질수록 낮아짐을 의미한다. 

 

 

ko.wikipedia.org/wiki/%EC%A0%91%ED%95%A9%ED%98%95_%ED%8A%B8%EB%9E%9C%EC%A7%80%EC%8A%A4%ED%84%B0

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